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    <title>Linux基础：启动流程 | Jark&#39;s Blog</title>
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    <meta name="author" content="WuChong">
    
    <meta name="description" itemprop="description" content="计算机的启动是一个非常复杂的过程，从打开电源到桌面的显示，需要经过一系列不可或缺的过程，了解这些过程有助于我们更好地理解操作系统，也有助于我们修复系统可能出现的问题。">
    
    
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	<article itemprop="articleBody"> 
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  <h1 itemprop="name">
    
      <a href="/blog/2014/07/14/linux-boot-process/" title="Linux基础：启动流程" itemprop="url">Linux基础：启动流程</a>
  </h1>
  <p class="article-author">By
       
		<a href="https://plus.google.com/111190881341800841449?rel=author" title="WuChong" target="_blank" itemprop="author">WuChong</a>
		
  <p class="article-time">
    <time datetime="2014-07-14T02:15:05.000Z" itemprop="datePublished"> 发表于 2014-07-14</time>
    
  </p>
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	<div class="article-content">
		
		<div id="toc" class="toc-article">
			<strong class="toc-title">文章目录</strong>
		
		<ol class="toc"><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#0-_启动流程一览"><span class="toc-text">0. 启动流程一览</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#1-_BIOS"><span class="toc-text">1. BIOS</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#2-_MBR"><span class="toc-text">2. MBR</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#3-_kernel"><span class="toc-text">3. kernel</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#4-_init_process"><span class="toc-text">4. init process</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#5-_login"><span class="toc-text">5. login</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#总结"><span class="toc-text">总结</span></a></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#参考文献"><span class="toc-text">参考文献</span></a></li></ol>
		
		</div>
		
		<p>计算机的启动是一个非常复杂的过程，从打开电源到桌面的显示，需要经过一系列不可或缺的过程，了解这些过程有助于我们更好地理解操作系统，也有助于我们修复系统可能出现的问题。</p>
<h2 id="0-_启动流程一览">0. 启动流程一览</h2>
<p>我们先给出 Linux 启动流程的总览图，然后再每一个模块展开说明。</p>
<p><img src="http://ww4.sinaimg.cn/large/81b78497jw1eic3rqn72tj20hf06774l.jpg" alt=""></p>
<p><a id="more"></a></p>
<h2 id="1-_BIOS">1. BIOS</h2>
<p>当我们按下电源按键后，计算机硬件会自动读取主板上的BIOS（Basic Input/Output System）来加载硬件信息以及硬件系统的自我测试。BIOS也是一套程序，它知道如何与硬件进行交互。BIOS首先会对硬件进行检查，判断计算机硬件是否能满足运行的基本条件，这叫做“硬件自检”（Power-On Self-Test，简称 POST）。</p>
<p>硬件自检后，BIOS 会将控制权交给下一段启动程序。这时，BIOS需要知道，”下一阶段的启动程序”具体存放在哪一个设备。也就是说，BIOS需要有一个外部存储设备的排序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。这种排序叫做”启动顺序”（Boot Sequence）。</p>
<p>因此，BIOS按照”启动顺序”，把控制权转交给排在第一位的存储设备。</p>
<h2 id="2-_MBR">2. MBR</h2>
<p>系统读取位列第一的可启动存储设备。计算机先读取该设备的第一个扇区，也就是读取最前面的512个字节。这最前面的512个字节，就叫做”主引导记录”（Master boot record，缩写为MBR）。MBR 只有512字节，放不了太多东西，它主要告诉计算机从该设备的哪一个分区（partition）来装载引导加载程序（boot loader）。Boot Loader 储存有操作系统（OS）的相关信息，比如操作系统名称，操作系统内核（kernel）所在位置等。它的主要功能就是加载内核到内存中去执行。常用的 boot loader 有 GRUB 和 LILO 。</p>
<p>那我们经常说到的多操作系统是怎么回事呢？其实每个文件系统（或分区）的最前面会保留一个引导扇区（boot selector），这个引导扇区可以安装 boot loader。这样我们在每个 boot loader 中对应不同的操作系统，在读取 MBR 的时候选择我们需要启动的 boot loader 即可。</p>
<h2 id="3-_kernel">3. kernel</h2>
<p>随后，boot loader 会帮助我们加载内核，内核就会开始检测硬件与加载驱动程序。没错，内核会以自己的功能重新检测一遍硬件，而不一定会使用 BIOS 检测到的硬件信息。也就是说，内核此时才开始接管 BIOS 后的工作。</p>
<p>Kernel 实际上是一个用来操作计算机的程序，它是计算机操作系统的内核，主要的任务是管理计算机的硬件资源，充当软件和硬件的接口。操作系统上的任何操作都要通过 kernel 传达给硬件。</p>
<h2 id="4-_init_process">4. init process</h2>
<p>在内核加载完毕以后，此时内核会主动调用第一个进程，那就是 <code>/sbin/init</code>，它的作用就是初始化系统环境。使用<code>pstree</code>命令会发现init的进程编号（PID）是1，也就是说init是第一个运行的程序，其他所有进程都从它衍生，都是它的子进程。</p>
<p>许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做”服务”（service），在 Linux 就叫做”守护进程”（daemon）。</p>
<p>init 进程的一大任务，就是去运行这些开机启动的程序。但是，不同的场合需要启动不同的程序，比如用作服务器时，需要启动 Apache，用作桌面就不需要。Linux 允许为不同的场合，分配不同的开机启动程序，这就叫做”运行级别”（run level）。也就是说，启动时根据”运行级别”，确定要运行哪些程序。</p>
<p>基本上，依据有无网络与有无 X Window ，Linux 将 run level 划分为7个等级（0-6）。其中0是关机，1是单用户模式，6是重启。而 2-5，一般来说都是多用户模式。</p>
<p>Linux 在启动各个服务前会先执行一系列的初始脚本（rc.sysinit）。这些脚本执行如下功能：设置计算机名称，时区，检测文件系统，挂载硬盘，清空临时文件，设置网络……<br>之后会根据运行级别的不同，系统会运行 rc0.d 到 rc6.d 目录中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。rc*.d目录中存放的是该运行级别中需要执行的服务脚本的软链接文件（即快捷方式）。</p>
<p>除此之外，Linux 还会运行一些其他的初始脚本。运行完后，操作系统已经完全准备好了，只是，还没有人可以登录！！！init 会给出登录（login）对话框，或者是图形化的登录界面。</p>
<h2 id="5-_login">5. login</h2>
<p>输入用户名密码登录成功后，系统会为用户分配一个用户 ID（UID），和一个组 ID（GID）。这两个 ID 就好像身份证一样会一直伴随用户，用于检测用户执行程序时的身份验证。</p>
<p>当用户登录成功后，一个完整的操作系统就展现在用户的面前了。哈哈！</p>
<h2 id="总结">总结</h2>
<p>结合一开始给出的流程图，Linux 的启动流程可以概括为以下几个主要步骤：</p>
<ol>
<li>加载 BIOS 的硬件信息与硬件自检，并依据设置取得第一个可启动的设备；</li>
<li>读取并执行第一个启动设备内的MBR的 boot loader；</li>
<li>依据 boot loader 的设置加载内核，内核会开始检测硬件与加载驱动程序；</li>
<li>在内核 Kernel 加载完毕后，Kernel  会主动调用 init 进程，而 init 会取得 run-level 信息；</li>
<li>init 执行 rc.sysinit 初始化系统的操作环境（网络、时区等）；</li>
<li>init 启动 run-level 的各个服务；</li>
<li>用户登录</li>
</ol>
<p>要注意在一开始的流程图中 init 虽然只用了一个模块展现出来，但其实在启动过程中 init 占了很大的比重。</p>
<h2 id="参考文献">参考文献</h2>
<ul>
<li><a href="http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html" target="_blank" rel="external">Linux 的启动流程</a></li>
<li><a href="http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/02/booting.html" target="_blank" rel="external">计算机是如何启动的？</a></li>
<li><a href="http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/09/05/2672039.html" target="_blank" rel="external">Linux开机启动 (bootstrap) </a></li>
<li><a href="http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/linux_basic.php" target="_blank" rel="external">鸟哥的Linux私房菜.基础学习篇</a></li>
</ul>
  
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